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本書總結(jié)了近年石墨烯微電子與光電子器件領(lǐng)域的相關(guān)研究成果和國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，包括石墨烯的基本光電特性，石墨烯晶體管以及基于石墨烯晶體管的新型石墨烯微電子器件，石墨烯光調(diào)制器和石墨烯光探測(cè)器等石墨烯光電子器件，石墨烯光電子器件與傳統(tǒng)硅CMOS電路單片集成芯片等內(nèi)容。本書力求將較為完整的石墨烯微電子與光電子器件的基礎(chǔ)知識(shí)和研究全貌展示給讀者，期望對(duì)讀者掌握石墨烯微電子與光電子器件的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)研究中的關(guān)鍵科學(xué)問題有所幫助。
本書可供從事石墨烯微電子與光電子器件研究的科技工作者使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的參考用書。

“戰(zhàn)略前沿新材料——石墨烯出版工程”：“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目/國(guó)家出版基金
石墨烯是碳的同素異形體大家族的又一個(gè)傳奇，也是當(dāng)今橫跨學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的超級(jí)明星，幾乎到了家喻戶曉、婦孺皆知的程度。當(dāng)然，石墨烯是當(dāng)之無愧的。作為由單層碳原子構(gòu)成的蜂窩狀二維原子晶體材料，石墨烯擁有無與倫比的特性。理論上講，它是導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性較好的材料，也是理想的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。正因如此，一經(jīng)問世便吸引了全球范圍的關(guān)注。石墨烯有可能創(chuàng)造一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)，石墨烯產(chǎn)業(yè)將成為未來全球高科技產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的高地，這一點(diǎn)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識(shí)。
從2004年至今，已經(jīng)有了近十六年的歷史沉淀。無論是石墨烯的基礎(chǔ)研究，還是石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，人們都有了更多的一手材料，更有可能對(duì)石墨烯材料有一個(gè)全方位套叢書出的、科學(xué)的、理性的認(rèn)識(shí)。總結(jié)歷史，是為了更好地走向未來。對(duì)于新興的石墨烯產(chǎn)業(yè)來說，戰(zhàn)略前沿新材料——石墨烯出版工程的出版意義也是不言而喻的。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出版了數(shù)十部石墨烯相關(guān)書籍，其中不乏經(jīng)典性著作。本叢書的定位有所不同，希望能夠全面總結(jié)石墨烯相關(guān)的知識(shí)積累，反映石墨烯領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外前沿研究進(jìn)展，展示石墨烯新材料的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與發(fā)展前景，尤其希望能夠充分體現(xiàn)國(guó)人對(duì)石墨烯領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。
本叢書共包括22分冊(cè)，執(zhí)筆作者20余位，都是石墨烯領(lǐng)域的重量級(jí)學(xué)者、專家，因此可以從源頭上保障叢書的專業(yè)性和科學(xué)性。叢書分五大部分，囊括了從石墨烯的基本性質(zhì)和表征技術(shù)，到石墨烯材料的制備方法及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，以及石墨烯產(chǎn)品的計(jì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等全方位的知識(shí)總結(jié)。同時(shí)，兩份產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告詳細(xì)闡述了世界各國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢(shì)。除此之外，叢書還為廣大石墨烯迷們提供了一份科普讀物《有問必答：石墨烯的魅力》，針對(duì)廣泛征集到的石墨烯相關(guān)問題答疑解惑，去偽求真。
本叢書的內(nèi)容涵蓋石墨烯新材料的方方面面，每個(gè)分冊(cè)也相對(duì)獨(dú)立，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性、知識(shí)性、專業(yè)性和即時(shí)性，凝聚著各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的廣大讀者參考使用。希望叢書的出版對(duì)中國(guó)的石墨烯研究和中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有所助益。

石墨烯的出現(xiàn)打開了二維材料世界的大門，新物理、新器件和新應(yīng)用層出不窮！石墨烯具有優(yōu)異的力、熱、光、電特性，被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、環(huán)境、生物醫(yī)藥、能源和信息領(lǐng)域。在信息領(lǐng)域，石墨烯能夠充分發(fā)揮其優(yōu)良光、電性能，可分別實(shí)現(xiàn)信息獲取、信息處理和信息傳輸?shù)刃畔⒓夹g(shù)核心功能。我國(guó)對(duì)石墨烯信息技術(shù)發(fā)展十分重視，華為技術(shù)有限公司創(chuàng)始人任正非認(rèn)為石墨烯時(shí)代會(huì)代替硅時(shí)代，石墨烯有潛力像硅一樣在信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。石墨烯微電子與光電子器件作為石墨烯在信息領(lǐng)域發(fā)揮重要作用的載體，引起廣泛關(guān)注。劍橋大學(xué)石墨烯中心圍繞石墨烯電子和石墨烯光電子開展科學(xué)研究；曼徹斯特大學(xué)國(guó)家石墨烯研究院圍繞石墨烯在５G領(lǐng)域的應(yīng)用展開研究，開展了石墨烯射頻、石墨烯光子和石墨烯集成技術(shù)相關(guān)工作；歐盟和美國(guó)也在石墨烯信息領(lǐng)域，特別是石墨烯微電子與光電子器件領(lǐng)域布局大量科研項(xiàng)目。
大力發(fā)展新材料技術(shù)是我國(guó)在信息領(lǐng)域彎道超車的重要途徑，中央和地方均極為重視新材料技術(shù)的發(fā)展。在國(guó)家政策確立石墨烯新材料之王地位、集中力量促進(jìn)石墨烯發(fā)展的背景下，各級(jí)政府將石墨烯產(chǎn)業(yè)作為地方產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的突破口，紛紛成立石墨烯相關(guān)產(chǎn)業(yè)園區(qū)或企業(yè)聯(lián)盟。石墨烯相關(guān)書籍作為石墨烯相關(guān)科學(xué)技術(shù)的重要傳播媒介，能夠促進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，石墨烯電子信息技術(shù)相關(guān)書籍較少，尤其是針對(duì)石墨烯微電子與光電子器件的書籍還有待完善，因此，編著石墨烯微電子與光電子器件相關(guān)書籍具有重要意義，能夠?yàn)槭┬畔⒓夹g(shù)的發(fā)展提供助力。
本書收錄了我們課題組近些年來在石墨烯微電子與光電子器件領(lǐng)域的相關(guān)成果和國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展。首先介紹石墨烯的基本光電特性，然后介紹石墨烯晶體管以及基于石墨烯晶體管的新型石墨烯微電子器件，石墨烯光調(diào)制器和石墨烯光探測(cè)器等石墨烯光電子器件，還介紹了石墨烯光電子器件與傳統(tǒng)硅CMOS電路單片集成芯片。本書力求將較為完整的石墨烯微電子與光電子器件的基礎(chǔ)知識(shí)和研究全貌展示給讀者，期望對(duì)讀者掌握石墨烯微電子與光電子器件的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)研究中的關(guān)鍵科學(xué)問題有所幫助。
本書框架由陳弘達(dá)研究員提出，全書內(nèi)容由陳弘達(dá)研究員統(tǒng)籌安排完成。本書中石墨烯微電子器件部分主要由毛旭瑞負(fù)責(zé)完成，石墨烯光電子器件部分主要由程傳同負(fù)責(zé)完成，石墨烯光電子器件與硅CMOS電路單片集成芯片部分主要由黃北舉負(fù)責(zé)完成。陳潤(rùn)、張恒杰等研究生對(duì)本書的完成做出了貢獻(xiàn)。
本書所涉及的研究成果是作者在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)專項(xiàng)和博士后科學(xué)基金的支持下完成的，在此表示感謝！
限于作者水平，書中難免有疏漏之處，敬請(qǐng)專家和讀者批評(píng)指正。

陳弘達(dá)
2019年5月

陳弘達(dá)，中科院半導(dǎo)體所研究員。曾任中科院半導(dǎo)體所副所長(zhǎng)，兼中國(guó)科學(xué)院研究生院教授，國(guó)家863計(jì)劃新材料領(lǐng)域?qū)＜医M成員，《半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)叢書》副主編，中國(guó)電子學(xué)會(huì)半導(dǎo)體與集成技術(shù)分會(huì)委員，中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)青年委員會(huì)常務(wù)理事，北京電子學(xué)會(huì)半導(dǎo)體專業(yè)委員會(huì)委員，國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）會(huì)員，中國(guó)電子學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。
　　長(zhǎng)期從事光電子與微電子學(xué)方面的科研和教學(xué)工作，目前研究方向?yàn)楣怆娮优c微電子集成器件、集成電路與系統(tǒng)。八五期間，成功研制出半導(dǎo)體多量子阱光探測(cè)器、光調(diào)制器列陣。九五十五期間，負(fù)責(zé)承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家863項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，成功研制出64×64 SEED與CMOS電路倒裝焊光電子集成面陣器件、基于垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）多信道光發(fā)射接收模塊、硅基光探測(cè)器與CMOS電路單片集成的光電子集成電路（OEIC），提出了與CMOS工藝兼容的硅基發(fā)光器件模型。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和會(huì)議上發(fā)表論文50余篇，編著《甚短距離光傳輸技術(shù)》《微電子與光電子集成技術(shù)》2本專著，申請(qǐng)發(fā)明專利18項(xiàng)。
　　目前研究領(lǐng)域：包括新型信息光電子器件；光子晶體器件與集成光路；深亞微米高速集成電路和射頻電路；微光電子系統(tǒng)集成芯片（SOC）；微光電子集成電路（OEIC）與系統(tǒng)；高速并行光傳輸模塊及其在光網(wǎng)絡(luò)、光互連中的應(yīng)用；甚短距離（VSR）高速并行光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前正在負(fù)責(zé)承擔(dān)著國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目硅基單片光電子集成回路（OEIC）的關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)理論研究、面上項(xiàng)目植入生物體的專用集成電路及相關(guān)模型研究等。

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